JP4722277B2 - ロッドレンズアレイの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、屈折率分布型ロッドレンズを整列させて一体に固定してなるロッドレンズアレイの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
屈折率分布型ロッドレンズを整列させて一体に集成してなるロッドレンズアレイは、光路長が短く、また反射ミラーが不要であることから装置を小型化できる特徴があり、特にプリンタやファクシミリ等のスキャニング用光学系に最適であり、既に実用化もされている。
【0003】
このようなロッドレンズアレイは、従来より、平らなフレーム上に、複数の屈折率分布型ロッドレンズを互いの外周面同士を接触させて並べ、この整列状態を維持して全体を固着する方法(以下、「線径基準方式」と呼ぶ)、あるいは所定ピッチで並設された複数のV溝を備える整列治具(V溝定盤)を用い、各V溝に屈折率分布型ロッドレンズを収容して整列させ、この整列状態を維持して全体を固着する方法(以下、「機械基準方式」と呼ぶ)により製造されるのが一般的である。
【0004】
ロッドレンズアレイにおいては、隣接する屈折率分布型ロッドレンズの軸線間隔(以下、「配列ピッチ」と呼ぶ)が一定で、しかも整列平面内での傾き(以下、「水平傾き」と呼ぶ)及び整列平面と直交する方向への傾き(以下、「高さ傾き」と呼ぶ)が無いように屈折率分布型ロッドレンズを整列させる必要がある。しかし、上記の線径基準方式では、高さ傾きは抑えられるものの、屈折率分布型ロッドレンズ同士が接触しているため、一つの屈折率分布型ロッドレンズが水平方向に傾いていると、これに接した他の屈折率分布型ロッドレンズがこの影響を受け、全体として水平方向に傾いた軸ずれを発生することがある。その結果、例えばプリンターやファクシミリでは、本来の結像位置から大きくずれて結像される。
【0005】
また、上記の機械基準方式では、全体としての軸ずれは発生しないものの、個々の屈折率分布型ロッドレンズ毎にV溝への収容状態が異なることから、レンズ間に傾きが生じることがある。その結果、例えばプリンターやファクシミリでは、画素の重なりを起こす等の不具合が発生する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、機械基準方式における各屈折率分布型ロッドレンズの配列ピッチの不安定さや高さ傾き、水平傾きを解消し、光軸が揃った高性能のロッドレンズアレイを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、機械基準方式において、隣接する屈折率分布型ロッドレンズ同士の間隔が配列ピッチや高さ傾き、水平傾きに与える影響を調べた結果、この間隔を特定の範囲に設定することで、配列ピッチのバラツキ、高さ傾きのバラツキ(標準偏差、以下「高さバラツキ」)、水平傾きのバラツキ(標準偏差、以下「水平バラツキ」)が最小値となることを見い出した。本発明は、このような知見に基づくものである。
【0008】
即ち、上記の目的を達成するために、本発明は、下記の(1)、(2)に示す製造方法を提供する。
(1)整列治具に並設された複数の溝の各々に、屈折率分布型ロッドレンズを該屈折率分布型ロッドレンズ間の間隔が平均で1μm〜5μmとなるように収容して整列させ、整列状態を維持して屈折率分布型ロッドレンズ群を一体に固定した後、端面を研磨することを特徴とするロッドレンズアレイの製造方法
(2)整列治具に並設された複数の溝の各々に、屈折率分布型ロッドレンズを該屈折率分布型ロッドレンズ間の間隔が平均で1μm〜5μmとなるように収容して整列させ、次いで屈折率分布型ロッドレンズを整列させた状態で固定した後、整列治具を取り外し、次いで所定レンズ長に切断し、その後切断面の研磨を行うことを特徴とするロッドレンズアレイの製造方法
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
図1(a)は屈折率分布型ロッドレンズ1が整列治具であるV溝定盤2のV溝3に収容された状態を示す上面図であり、図1(b)は図1(a)における屈折率分布型ロッドレンズ1の端面側から見た側面図である。ここで、隣接する屈折率分布型ロッドレンズ1において、一方の端面側での軸線Aの間隔(配列ピッチ)をa1,a2,a3・・・とし、他方の端面側での軸線Aの間隔をb1,b2,b3・・・とすると、各屈折率分布型ロッドレンズ1の水平傾きは、それぞれ(b1−a1),(b2−a2),(b3−a3)・・・で示される。また、隣接する屈折率分布型ロッドレンズ1が平行であれば、その間隔(レンズ間の空隔)Lは、屈折率分布型ロッドレンズ1の直径をDとすると、この直径DとV溝のピッチとの差であるから、直径D及びV溝のピッチを調整することにより屈折率分布型ロッドレンズ1の間隔Lを所望の値に調整することができる。
【0011】
そこで、約400本のV溝を570μmの間隔で設けたV溝定盤2を作製し、また屈折率分布型ロッドレンズ1として、レンズ長100mmで、直径Dが570μm、568μm、566μm及び564μmの4種類を用い、これらの屈折率分布型ロッドレンズ1を種類毎にV溝定盤2の各V溝に収容し、接着剤を塗布したフレームに転写した後、その時に生じた配列ピッチのバラツキ、水平バラツキ及び高さバラツキを測定した。尚、フレーム(側板)はガラス及びFRP(繊維強化プラスチック)にて作製し、また用いた屈折率分布型ロッドレンズ1の直径Dと、屈折率分布型ロッドレンズ1の間隔Lとの関係は以下の通りである(単位:μm)。
直径D 間隔L
570 0
568 2
566 4
564 6
【0012】
測定は触針法により行った。図1(a)に示すように、屈折率分布型ロッドレンズ1の配列方向に沿ってレンズ長方向4mm間隔でプローブを走査した。得られた測定曲線に対し、レンズ径に相当する円をフィッティングし、その中心位置を求め、各レンズ間のピッチ、レンズの高さを算出する。2つの位置における測定値から水平傾き、高さ傾きを算出し、そのレンズアレイ全体におけるバラツキ(標準偏差)を求めた。表1に、屈折率分布型ロッドレンズ1の各間隔Lに対する配列ピッチバラツキ、水平バラツキ及び高さバラツキをまとめて示す。また、配列ピッチバラツキ及び水平バラツキについて図2に、高さバラツキについて図3にそれぞれプロットした。
【0013】
【表1】
【0014】
これらの結果に示すように、配列ピッチに関しては屈折率分布型ロッドレンズ1の間隔Lが2μm〜5μmの範囲であればバラツキが抑えられており、また水平バラツキに関しては間隔Lが1μm〜5μmの範囲、高さバラツキに関しては間隔Lが2μm〜5μmの範囲であればそれぞれ抑えられている。従って、配列ピッチのバラツキ、水平バラツキ及び高さバラツキをバランス良く抑えるには、屈折率分布型ロッドレンズ1の間隔Lを概ね1μm〜5μm、特に2μm〜5μmの範囲に規定することが効果的であると言える。また、このような傾向は、フレームの材質によらないこともわかる。
【0015】
同様の実験を、屈折率分布型ロッドレンズ1の直径Dを変えて行った。この径変更に伴って、溝ピッチが305μmのV溝定盤2を用い、ガラスフレームの場合について評価した。用いた屈折率分布型ロッドレンズ1の直径Dとその間隔Lとの関係は、以下に示す通りである(単位:μm)。
直径D 間隔L
305 0
303 2
301 4
298 7
296 9
【0016】
そして、同様に、触針法により配列ピッチのバラツキを求めた。結果を表2及び図4に示すが、この結果からも、屈折率分布型ロッドレンズ1の平均間隔Lを2μm〜5μmの範囲とすることにより、配列ピッチのバラツキを抑えることできることがわかる。
【0017】
【表2】
【0018】
以上の実験から、ロッドレンズアレイの作製に当り、V溝定盤2を用いて複数の屈折率分布型ロッドレンズ1を整列させる際に、隣接する屈折率分布型ロッドレンズ1の間隔Lが1μm〜5μm、好ましくは2μm〜5μmとなるように、使用する屈折率分布型ロッドレンズ1の直径D及びV溝定盤2のV溝ピッチを設定することが望ましいことが判明した。実際の製造においては、ロッドレンズアレイの規格に合わせて屈折率分布型ロッドレンズ1の直径Dが予め設定されていることが多いことから、この直径DとV溝ピッチとの差が1μm〜5μm、好ましくは2μm〜5μmとなるように設計されたV溝を有するV溝定盤2を用いるのが一般的である。しかし、溝の断面形状はV字型に限らず、U字形や半円等であってもよい。
【0019】
従って、本発明のロッドレンズアレイの製造方法においても、上記の如く使用する屈折率分布型ロッドレンズ1の直径Dに合わせてV溝ピッチが設定されたV溝定盤2を用いて行う。以下に、製造方法の好ましい実施形態について説明する。
【0020】
先ず、上記の如くV溝ピッチが規定されたV溝定盤2の各V溝に、規定のレンズ長を有する屈折率分布型ロッドレンズ1を収容する。次いで、屈折率分布型ロッドレンズ1間の隙間に接着剤を充填し、接着剤を硬化させて屈折率分布型ロッドレンズ1同士を結着する。また、接着剤の充填に代えて、全ての屈折率分布型ロッドレンズ1を覆うように粘着シートを載置し、次いで粘着シートを押圧して屈折率分布型ロッドレンズ1をこの粘着シートの所定深さまで埋設させてもよい。そして、屈折率分布型ロッドレンズ1の端面を研磨した後、V溝定盤2を取り外すことにより、複数の屈折率分布型ロッドレンズ1が1μm〜5μm間隔で整列して一体に集成されたロッドレンズアレイが得られる。
【0021】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明によれば、機械基準方式における各屈折率分布型ロッドレンズの配列ピッチの不安定さや高さ傾き、水平傾きを抑えることができ、光軸が揃った高性能のロッドレンズアレイが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は屈折率分布型ロッドレンズの配列状態を示す平面説明図、(b)は断面説明図である。
【図2】実験により求めた屈折率分布型ロッドレンズの間隔と水平バラツキとの関係を示すグラフである。
【図3】実験により求めた屈折率分布型ロッドレンズの間隔と高さバラツキとの関係を示すグラフである。
【図4】実験により求めた屈折率分布型ロッドレンズの間隔と配列ピッチのバラツキとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 屈折率分布型ロッドレンズ
2 V溝定盤(整列治具)
Claims (2)
- 整列治具に並設された複数の溝の各々に、屈折率分布型ロッドレンズを該屈折率分布型ロッドレンズ間の間隔が平均で1μm〜5μmとなるように収容して整列させ、整列状態を維持して屈折率分布型ロッドレンズ群を一体に固定した後、端面を研磨することを特徴とするロッドレンズアレイの製造方法。
- 整列治具に並設された複数の溝の各々に、屈折率分布型ロッドレンズを該屈折率分布型ロッドレンズ同士の間隔が平均で1μm〜5μmとなるように収容して整列させ、次いで屈折率分布型ロッドレンズを整列させた状態で固定した後、整列治具を取り外し、次いで所定レンズ長に切断し、その後切断面の研磨を行うことを特徴とするロッドレンズアレイの製造方法。
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US09/964,735 US6943954B2 (en) | 2000-09-29 | 2001-09-28 | Rod lens array and a process for producing the same |
EP01122674A EP1193510A3 (en) | 2000-09-29 | 2001-09-28 | Rod lens array and a process for producing the same |
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